CN1847975A - 投影机的光源装置 - Google Patents

Abstract

一种投影机的光源装置，包括多个光源结构和反射元件，其中每一光源结构包括内面为半椭圆面的第一反射罩、反射部及灯心。灯心设在半椭圆面的焦点上，反射元件设在至少一光源结构的光束的输出路径上，利用反射部和半椭圆面的设置使每一光源结构提供一半圆锥形光束输出，再利用反射元件将多个光源结构合成为一圆锥形光束，以达到与单灯源一样的入射角度分布并且可提高照明亮度。

Description

投影机的光源装置

技术领域

本发明涉及一种投影机，尤其是涉及一种应用于投影机的光源装置。

背景技术

公知投影机多采用单灯的光源装置，但对于大型的会议场所，投影机需将图像投射在面积较大且距离较远的屏幕上，所以光源装置投射的光线需要较高的亮度才能使整个会场的观众都可清楚地看见屏幕上的图像，假设采用单灯的光源装置来提供高亮度，则必须提高光源功率，这样会有高温和散热困难等问题。因此，如何在提供高亮度的前提下，改善光源装置的高温问题，是光源装置期待改善的问题。

目前提高亮度的技术多采用多灯的光源装置，参照图1，公知光源装置10包括灯泡11a、11b、半立方体反射镜12及积分柱13，灯泡11a、11b具有椭球灯罩，灯泡11a、11b的光线经过椭球灯罩反射后具有聚焦功能，当灯泡11a、11b发出的光线到达反射镜12的反射面时，光线将被反射而聚焦在积分柱13的入射面。但由于两个灯泡均以圆锥形光束分别入射在积分柱的上方和下方，所以使光锥角度增大，并且各灯泡的光束的中心不是位于积分柱13的中心，这将使屏幕中心点位置亮度较暗，从而产生亮度不均匀的情况。再有，随着光锥角度增大，积分柱入射面的截面积必须缩小才能使积分柱有较好的光线传输效率，相对地也造成光耦合的效率变低。

因此，公知的光源装置仍存在亮度不均匀和积分柱光线效率低等问题，仍有待研发人员解决。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种投影机的光源装置，利用反射部和半椭圆面的设置使每一光源结构以半圆锥形光束输出，再利用反射元件将多个光源结构合成为一圆锥形光束，借以达到与单灯源一样的入射角度分布并可提高照明亮度。

为达到上述目的，本发明投影机的光源装置包括多个光源结构和反射元件，其中每一光源结构包括内面为半椭圆面的第一反射罩、反射部以及灯心。灯心设在半椭圆面的焦点上，反射元件设在至少一光源结构的光束的输出路径上，利用反射部和半椭圆面的设置，使每一光源结构提供一半圆锥形光束输出，再利用反射元件将多个光源结构合成为一圆锥形光束，从而达到与单灯源一样的入射角度分布并可提高照明亮度。

附图说明

图1是公知光源装置的示意图；

图2是本发明第一实施例光源装置的示意图；

图3是本发明第二实施例光源装置的示意图；

图4是本发明第三实施例光源装置的示意图；

图5是本发明第四实施例光源装置的示意图；

图6是本发明第五实施例光源装置的示意图；

图7是本发明第六实施例光源装置的示意图。

具体实施方式

为达到本发明上述目的，所采用的技术手段及其他功效，现举六个优选实施例，并配合附图说明如下。

第一实施例

参照图2，本发明投影机的光源装置20包括多个光源结构及一反射元件22，本实施例中采用二个相同构造的光源结构21A、21B，并且光源结构21A、21B相互垂直方式配置。以光源结构21A为例，其包括第一反射罩211、第二反射罩212及灯心213。第一反射罩211的内面为一半椭圆面2111，第二反射罩212连接于灯心213并位于灯心213上与第一反射罩211相对的一侧，第二反射罩212内面为一半抛物面2121，且其焦点与半椭圆面2111的焦点位于同一位置，第二反射罩212的前端面配置一与灯心213方向相垂直的反射部2122，以封闭第二反射罩212的前端面。反射部2122面向半抛物面2121的表面是设有反射层，以使从半抛物面2121反射的光束能沿原路径反射回第一反射罩211，再由第一反射罩211将光束反射后输出。灯心213设在第一反射罩211和第二反射罩212内，并位于半椭圆面2111和半抛物面2121的共同焦点上。灯心213用以提供一光束，灯心213发出的光束一部分直接通过半椭圆面2111的反射后而产生一半圆锥状光束输出，一部分光束则经过半抛物面2121、反射部2122的重复反射后，再由半椭圆面2111反射后而产生一半圆锥状光束输出。由于第二反射罩212的前端面通过反射部2122封闭，使得光源结构21A产生的光束可由第一反射罩211前端面以半圆锥状方式输出。

反射元件22设在光源结构21B的光束的输出路径上，反射元件22为一呈45度倾斜的反射镜，其底端221位于光源结构21A的灯心轴线(即X轴)与光源结构21B的其灯心轴线(即Y轴)相交处，将光源结构21B输出的光束经反射而弯折至光源结构21A的光束输出方向，以便将光源结构21A和21B分别提供的半圆锥状光束214合成为一圆锥形光束。

本发明利用反射部2122和半椭圆面2111的设置先将单光源结构的入射光束变成半圆锥形光束，再利用45度倾斜的反射元件22将两个光源结构21A、21B的半圆锥形光束混合为一圆锥形光束，以达到与单灯源一样的入射角度分布和提高照明亮度，而一般双灯源混合后的亮度约达单灯源的1.6～1.8倍。

由于多个光源结构混合后的光束其入射角度仍维持为单灯源的入射角度，所以积分柱的入射面可采用单灯源的设计构造。所以，不致影响积分柱的光耦合的效率和光线传输效率，并且混合后的光束为单一圆锥形光束，其中心仍可位于积分柱13的中心，所以可解决公知双圆锥形光束的中心亮度不均匀的问题。

第二实施例

参照图3，本实施例是利用在灯心313表面设置反射层312来取代第一实施例中的第二反射罩212和反射部2122，以便达到缩小光源体积的目的。本实施例采用的光源结构31包括第一反射罩311和灯心313，第一反射罩311的内面为一半椭圆面3111。灯心313设在半椭圆面3111的焦点上，用以提供一光束，灯心313的背向半椭圆面3111的圆周面上直接设置一反射层312，以使被覆有反射层312的灯心313提供的光束利用反射层312将光束向下反射至半椭圆面3111，再通过半椭圆面3111反射后而产生一半圆锥状光束314输出。

第三实施例

参照图4所示，本实施例是利用半球面反射镜来取代第一实施例中的第二反射罩212和反射部2122。本实施例采用的光源结构41包括第一反射罩411、半球面反射镜412及灯心413，第一反射罩411的内面为一半椭圆面4111。半球面反射镜412连接于灯心413并位于灯心413上与第一反射罩411相对的一侧，半球面反射镜412的圆心位于半椭圆面4111的焦点上，以使由反射镜412反射的光束，可再利用第一反射罩411反射后产生半圆锥状光束414输出。灯心413设在半椭圆面4111和半球面反射镜412的共同焦点上，灯心413发出的光束部分直接通过半椭圆面4111反射后而产生一半圆锥状光束输出，一部分光束则经过半球面反射镜412反射后沿原路径、再由半椭圆面4111反射后而产生一半圆锥状光束输出。由于采用半球面反射镜412，使得光源结构41产生的光束仅可由第一反射罩411前端面输出，而使单一光源结构可维持以半圆锥状光束输出。

第四实施例

参照图5，本实施例与第一实施例不同之处在于：每一光源结构51为双灯心和双反射罩的结构，其包括第一光源组51A和第二光源组51B。第一光源组51A包括反射罩511A和灯心512A，反射罩511A的内面由半椭圆面5111A和半抛物面5112A组成，且半椭圆面5111A与半抛物面5112A的焦点位于同一位置上，半抛物面5112A的前端面配置一呈45度倾斜的反射部513A，反射部513A面向半抛物面5112A的表面设有反射层。灯心512A设在反射罩511A内，并位于半椭圆面5111A和半抛物面5112A的共同焦点上，灯心512A是用以提供一光束，灯心512A发出的光束一部分直接通过半椭圆面5111A反射后而产生一半圆锥状光束输出，一部分光束则经过半抛物面5112A、反射部513A的反射至第二光源组51B内。

第二光源组51B包括一内面为抛物面的反射罩511B和灯心512B。灯心512B设在反射罩511B的焦点上，且其配置方向与第一光源组51A的灯心512A相垂直。反射罩511B的半开口处设置有一垂直灯心512B的反射面5111B，另一半开口处面向反射部513A设置，以使灯心512B提供的光束可通过反射罩511B、反射面5111B及反射部513A的反射而入射在第一光源组51A内。

由于利用反射面5111B和反射部513A的设置改变第二光源组51B的光束路径，使得光源结构51产生的光束仅可通过第一光源组51A的半椭圆面5112A反射后以半圆锥状光束输出，达到使单一光源结构可维持以半圆锥状光束输出，并且本实施例中采用双灯心设计，更能提升光源结构的照明效率。

第五实施例

参照图6，本实施例的光源装置60包括多个光源结构和一反射元件62。本实施例中采用二个相同结构的光源结构61A、61B，且光源结构61A、61B为相互垂直方式配置。以光源结构61A为例，其包括第一反射罩611、第二反射罩612及灯心613，第一反射罩611的内面为一半椭圆面6111。第二反射罩612连接于灯心613并位于灯心613上与第一反射罩611相对的一侧，且第二反射罩612内面为一半抛物面6121，其焦点与半椭圆面6111的焦点位于同一位置。灯心613用以提供一光束，其设在第一反射罩611和第二反射罩612内，并位于半椭圆面6111和半抛物面6121的共同焦点上。

反射元件62包括第一反射部621和第二反射部622。其中第一反射部621设在光源结构61A的半抛物面6121前端面处，其为一呈135度倾斜的反射镜，以将由半抛物面6121反射的光束反射弯折至另一光源结构61B的半抛物面6121B内。第二反射部622设于光源结构61B的光束的输出路径上，以将光源结构61B输出的光束经反射而弯折至光源结构61A的光束输出方向。第二反射部622为一呈45度倾斜的反射镜，其底端与第一反射部621底端相连，该底端位于光源结构61A的灯心轴线与光源结构61B的灯心轴线相交处。

光源结构61A的灯心613发出的光束一部分直接通过半椭圆面6111反射后而产生一半圆锥状光束输出，一部分光束则经过半抛物面6121、第一反射部621的重复反射后，再由光源结构61A或61B的半椭圆面6111、6111B反射后而产生一半圆锥状光束输出。光源结构61B的灯心613B发出的光束，一部分直接通过半椭圆面6111B和第二反射部622反射后而产生一半圆锥状光束输出，一部分光束则经过半抛物面6121B、第一反射部621的重复反射后，再由光源结构61A或61B的半椭圆面6111、6111B的反射后而产生一半圆锥状光束输出。

由于两光源结构61A、61B的第二反射罩的前端面是通过第一反射部621的设置来改变光束的输出路径，使得光源结构61A、61B产生的光束可达到由第一反射罩611、611B前端面以半圆锥状方式输出，再利用45度倾斜的第一反射部621将两个光源结构61A、61B的半圆锥形光束混合为一圆锥形光束，从而达到与单灯源一样的入射角度分布和提高照明亮度。

第六实施例

参照图7，本实施例的光源装置70包括多个光源结构和一反射元件72。本实施例中采用二个与第一实施例相同结构的第一光源结构71A和第二光源结构71B，且光源结构71A、71B是以相对方式配置。

反射元件72设在第一光源结构71A与第二光源结构71B之间。反射元件72由两个45度倾斜的反射面721、722并接而成，且反射面721、722分别面向第一光源结构71A和第二光源结构71B的半椭圆面设置，以分别将由半椭圆面反射的半圆锥状光束反射向上弯折，从而合成一圆锥形光束。

由于利用具有两个反射面的反射元件72将两个光源结构71A、71B的半圆锥形光束混合为一圆锥形光束，以达到与单灯源一样的入射角度分布并可提高照明亮度。

另外，本发明采用的多个光源结构可以是第一、二、三、四及五实施例光源结构的任两种的组合，组合后都可达到提升光源结构照明效率的效果。

以上所述仅仅是为了方便说明本发明的优选实施例，本发明的范围不限于这些优选实施例，在不脱离本发明的构思条件下，凡依照本发明所做的任何变更都属本发明所保护的范围。

Claims (25)

1.一种投影机的光源装置，包括：

多个光源结构，其中每一光源结构包括：

一第一反射罩，其内面为一半椭圆面；

一灯心，设于反射罩内，并位于半椭圆面的一焦点上，该灯心用以提供一光束，该光束经半椭圆面的反射后产生一半圆锥状光束输出；以及

一反射元件，设于至少一光源结构的光束的输出路径上，以将多个光源结构提供的半圆锥形光束整合成一圆锥形光束。

2.如权利要求1所述的投影机的光源装置，其中所述多个光源结构以互相垂直方式设置。

3.如权利要求2所述的投影机的光源装置，其中所述反射元件为一呈45度倾斜的反射镜，并且其面向半椭圆面设置。

4.如权利要求2所述的投影机的光源装置，其中所述每一光源结构还包括一第二反射罩，该第二反射罩内面为一半抛物面，其中的一焦点与半椭圆面的焦点位于同一位置，反射元件包括第一反射部和第二反射部，第一反射部设于半抛物面前端面处，其是一呈135度倾斜的反射镜，第二反射部是一呈45度倾斜的反射镜，并设于其中一个光源结构的半椭圆面的前端面处。

5.如权利要求1所述的投影机的光源装置，其中所述光源结构还包括一第二反射罩和一反射部，该第二反射罩内面为一半抛物面，其中一焦点与半椭圆面的焦点位于同一位置，反射部封闭第二反射罩的前端面设置，以将由第二反射罩反射的光束反射回第一反射罩。

6.如权利要求1所述的投影机的光源装置，其中所述灯心的背向半椭圆面的圆周面上直接设置一反射层，以使该灯心提供的光束部分利用反射层反射至第一反射罩。

7.如权利要求1所述的投影机的光源装置，其中所述光源结构还包括一半球面反射镜，其位于灯心上与第一反射罩相对的一侧，半球面反射镜的圆心与半椭圆面的焦点位于同一位置。

8.如权利要求1所述的投影机的光源装置，其中所述光源结构还包括一灯心和一抛物面反射罩，该灯心设在该抛物面反射罩内，灯心提供的一光束由第一反射罩的半椭圆面输出。

9.如权利要求1所述的投影机的光源装置，其中所述多个光源结构相对设置，反射元件设置在多个光源结构之间。

10.一种光源结构，包括：

一第一反射罩，其内面为一半椭圆面；以及

一灯心，设于第一反射罩内并位于半椭圆面的一焦点上，该灯心用以提供一光束，该光束经半椭圆面的反射后产生一半圆锥状光束输出。

11.如权利要求10所述的光源结构，其中还包括一第二反射罩和一反射部，该第二反射罩内面为一半抛物面，其中的一焦点与半椭圆面的焦点位于同一位置，反射部封闭第二反射罩的前端面设置，以将由第二反射罩反射的光束反射回第一反射罩。

12.如权利要求10所述的光源结构，其中所述灯心的背向半椭圆面的圆周面上直接设置一反射层，以使灯心提供的光束部分利用反射层反射至第一反射罩。

13.如权利要求10所述的光源结构，其中还包括一半球面反射镜，其位于灯心上与第一反射罩相对的一侧，半球面反射镜的圆心与半椭圆面的焦点位于同一位置。

14.如权利要求10所述的光源结构，其中还包括一灯心和一抛物面反射罩，该灯心设在抛物面反射罩内，灯心提供的一光束由第一反射罩的半椭圆面输出。

15.一种投影机的光源装置，包括：

第一光源结构和第二光源结构，它们以互相垂直方式设置，每一光源结构包括：

一第一反射罩，其内面为一半椭圆面；

一灯心，设在第一反射罩内并位于半椭圆面的一焦点上，灯心用以提供一光束，该光束经半椭圆面的反射后产生一半圆锥状光束输出；以及

一反射元件，其是一呈45度倾斜的反射镜，该反射元件面向第二光源结构的半椭圆面设置，以将第二光源结构提供的半圆锥状光束反射至与第一光源结构的半圆锥状光束整合成一圆锥形光束。

16.如权利要求15所述的投影机的光源装置，所述光源结构还包括一第二反射罩和一反射部，该第二反射罩内面为一半抛物面，其中的一焦点与半椭圆面的焦点位于同一位置，反射部封闭第二反射罩的前端面设置，以将由第二反射罩反射的光束反射回第一反射罩。

17.如权利要求15所述的投影机的光源装置，其中所述灯心的背向半椭圆面的圆周面上直接设置一反射层，以使灯心提供的光束部分利用反射层反射至第一反射罩。

18.如权利要求15所述的投影机的光源装置，其中所述光源结构还包括一半球面反射镜，其位于灯心上与第一反射罩相对的一侧，半球面反射镜的圆心与半椭圆面的焦点位于同一位置。

19.如权利要求15所述的投影机的光源装置，其中所述光源结构还包括一灯心和一抛物面反射罩，该灯心设在抛物面反射罩内，灯心提供的一光束由第一反射罩的半椭圆面输出。

20.一种投影机的光源装置，包括：

第一光源结构和第二光源结构，它们以相对方式设置，每一光源结构包括：

一第一反射罩，其内面为一半椭圆面；以及

一灯心，设在第一反射罩内并位于半椭圆面的一焦点上，灯心用以提供一光束，该光束经该半椭圆面的反射后产生一半圆锥状光束输出；以及

一反射元件，其设在第一光源结构和第二光源结构之间，以将第一光源结构和第二光源结构的半圆锥状光束整合成一圆锥形光束。

21.如权利要求20所述的投影机的光源装置，所述光源结构还包括一第二反射罩和一反射部，该第二反射罩为一半抛物面，其中的一焦点与半椭圆面的焦点位于同一位置，反射部封闭第二反射罩的前端面设置，以将由第二反射罩反射的光束反射回第一反射罩。

22.如权利要求20所述的投影机的光源装置，其中所述灯心的背向半椭圆面的圆周面上直接设置一反射层，以使灯心提供的光束部分利用反射层反射至第一反射罩。

23.如权利要求20所述的投影机的光源装置，其中所述光源结构还包括一半球面反射镜，其位于灯心上与第一反射罩相对的一侧，半球面反射镜的圆心与半椭圆面的焦点位于同一位置。

24.如权利要求20所述的投影机的光源装置，其中所述光源结构还包括一灯心和一抛物面反射罩，该灯心设在抛物面反射罩内，灯心提供的一光束由第一反射罩的半椭圆面输出。

25.如权利要求20所述的投影机的光源装置，其中所述反射元件包括两个45度倾斜的反射面，反射面分别面向第一和第二光源结构的半椭圆面设置。

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